[發明專利]一種質量流量控制器

在審

• 申請號: 202011157591.5
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112327948A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 王瑞;牟昌華;杜井慶
• 申請（專利權）人: 北京七星華創流量計有限公司
• 主分類號: G05D7/06
• 分類號: G05D7/06
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 彭瑞欣;王婷

1.一種質量流量控制器，其特征在于，包括流體通道、控制裝置、控制閥、第一流量檢測裝置、第二流量檢測裝置，所述控制閥設置在所述流體通道上，所述流體通道具有輸入端和輸出端，所述第一流量檢測裝置用于檢測所述輸出端和所述控制閥之間所述流體通道中的流體參數并生成第一流量檢測信息，所述第二流量檢測裝置用于檢測所述輸入端和所述控制閥之間所述流體通道中的流體參數并生成第二流量檢測信息；

所述控制裝置用于根據所述第一流量檢測信息得到第一流量檢測值，并根據所述第一流量檢測值與目標流量值的差值以及所述第二流量檢測信息控制所述控制閥的開度；還用于根據所述第二流量檢測信息以及所述控制閥的開度得到第二流量檢測值，并在所述第一流量檢測值與所述第二流量檢測值之間的差值超過預設差值閾值時，判定所述質量流量控制器異常。

2.根據權利要求1所述的質量流量控制器，其特征在于，所述第二流量檢測裝置包括第一壓力傳感器，用于檢測所述輸入端和所述控制閥之間所述流體通道中的流體壓力；所述第二流量檢測信息包括所述第一壓力傳感器檢測得到的第一流體壓力值。

3.根據權利要求2所述的質量流量控制器，其特征在于，所述控制閥為壓電閥，所述壓電閥中設置有壓電陶瓷，所述控制閥的開度為所述壓電陶瓷的位移量；

所述控制裝置根據如下計算式得到所述第二流量檢測值Q2：

Q2＝f(P1，σ)＝χP1(nσ³+mσ²+ρσ+υ)；

其中，P1為所述第一流體壓力值，σ為所述壓電陶瓷的位移量，χ、n、m、ρ、υ均為常數。

4.根據權利要求3所述的質量流量控制器，其特征在于，所述控制裝置通過向所述控制閥發送開度控制信號，控制所述壓電陶瓷的位移量；

所述控制裝置根據所述開度控制信號得到所述壓電陶瓷的位移量。

5.根據權利要求3所述的質量流量控制器，其特征在于，所述控制裝置通過向所述控制閥發送開度控制信號，控制所述壓電陶瓷的位移量；

所述質量流量控制器還包括位置檢測裝置，用于檢測所述壓電陶瓷的位移量；

所述控制裝置通過所述位置檢測裝置得到所述壓電陶瓷的位移量。

6.根據權利要求4所述的質量流量控制器，其特征在于，所述控制裝置根據如下計算式得到所述開度控制信號u：

u＝K(Q1-Q，P1)＝s(Q1-Q)+ψP1；

其中，Q1為所述第一流量檢測值，Q為所述目標流量，s和ψ為常數。

7.根據權利要求4所述的質量流量控制器，其特征在于，所述控制裝置根據如下計算式得到所述壓電陶瓷的位移量σ：

σ＝∫∫_α≥βμ(α，β)η_αβ[u]dαdβ；

其中，α和β分別為所述開度控制信號u的上升閾值和下降閾值，μ(α，β)為基于所述上升閾值α和所述下降閾值β的Preisach函數，η_αβ[u]為基于所述開度控制信號u的遲滯算子。

8.根據權利要求1至7中任意一項所述的質量流量控制器，其特征在于，所述第一流量檢測裝置包括流量控制單元、第二壓力傳感器和第三壓力傳感器，所述流量控制單元設置在所述流體通道上，位于所述輸出端和所述控制閥之間，所述第二壓力傳感器用于檢測所述流量控制單元和所述控制閥之間所述流體通道中的流體壓力和流體溫度，所述第三壓力傳感器用于檢測所述輸出端和所述流量控制單元之間所述流體通道中的流體壓力；

所述第一流量檢測信息包括所述第二壓力傳感器檢測得到的第二流體壓力值、流體溫度值和所述第三壓力傳感器檢測得到的第三流體壓力值。

9.根據權利要求8所述的質量流量控制器，其特征在于，所述流量控制單元包括層流元件，所述流體通道中的流體以層流形式流過該層流元件，所述控制裝置根據如下計算式得到所述第一流量檢測值Q1：

其中，T為所述流體溫度值，P2為所述第二流體壓力值，P3為所述第三流體壓力值，γ和為常數。

10.根據權利要求8所述的質量流量控制器，其特征在于，所述流量控制單元具有用于允許流體通過的限流孔，所述控制裝置根據如下計算式得到所述第一流量檢測值Q1：

其中，T為所述流體溫度值，P2為所述第二流體壓力值，P3為所述第三流體壓力值，α、β、τ、ω和λ均為常數。